Зміст
Рукотворний літак летить за тими ж принципами фізики, що і птах: він повинен долати гравітаційні сили, щоб досягти підйому і польоту. Крила літака працюють над створенням підйому, і вони досягають цього, викривляючи потоки повітря навколо них. Без крил літак - просто автомобіль.
Повітряні сили
Літаки - і птахи - здатні літати, оскільки вони врівноважують чотири сили: підйом, вага, перетягування і тяга. Літак злітає у повітря, коли підйомник - сила, що піднімається вгору на нижню поверхню крил - перевищує вагу площини завдяки силі тяжіння. Підйом створюється повітряним потоком навколо площини, особливо навколо крил. Перетяг - сила опору повітря проти руху площини. Ця сила збільшується зі збільшенням швидкості літака, але зменшується, якщо літак має гладку або аеродинамічну форму. Двигун і рушійна система літака, як реактивний, так і гвинтовий, створюють силу тяги, щоб подолати тягу.
Ньютон і Бернуллі
Два європейські вчені пояснили принципи польоту літаків. Англійський фізик Ісаак Ньютон (1642–1727) перерахував три закони руху, які застосовні до всіх рухомих об’єктів. Перший полягає в тому, що предмети залишаються в спокої або в рівномірному русі, якщо вони не змушені змінюватися зовнішньою силою. Другий стверджує, що сила, спрямована на об’єкт, змушує його прискорюватися у напрямку цієї сили. Третя стверджує, що для кожної сили існує рівна і протилежна сила. Швейцарський математик Даніель Бернуллі (1700–1782) був піонером у розробці математичного пояснення динаміки рідини, механіки течії рідин та газів. Його головна знахідка, відома як принцип Бернуллі, говорить про те, що зі збільшенням швидкості потоку повітря його тиск зменшується.
Кут атаки
Крила літака покликані трохи нахилятись від горизонталі, також відомий як шлях польоту. Цей кут нахилу називають кутом атаки і є найважливішою змінною при генерації підйому. Літак починає рухатися, коли пілот застосовує тягу від двигуна, щоб змусити літак рухатися вперед по землі. Пілот повертає літак вгору, піднімаючи ніс, щоб збільшити кут атаки та досягти зльоту. Однак занадто великий кут атаки зупинить літак.
Кривизна потоку
Підйом генерується, коли повітря кривиться навколо крил літака. Коли повітряний потік потрапляє на передній край крила, він розпадається на два, частина протікає по верхній поверхні, а частина тече по поверхні внизу. Форма крила трохи асиметрична, з більшою площею поверхні у верхній частині. Повітряний потік прилипає до верхньої поверхні, коли він рухається між передніми і задніми краями крила, вигинаючи і знижуючи тиск за принципом Бернуллі. Коли літак набирає швидкість, підйомник збільшується відповідно до другого закону руху Ньютона. Це в свою чергу збільшує кривизну повітря на верхній поверхні, примушуючи більше повітря вниз від краю крил. Коли площина рухається повітрям, крила внизу, що стикається з потоком повітря під кутом атаки, також відхиляє деякий потік повітря вниз. Цей низхідний потік повітря породжує рівну і протилежну реакцію на висхідний потік повітря високого тиску (третій закон Ньютона), збільшуючи підйом і утримуючи літак у повітрі.